تقوم الشركة وبواسطة كادر هندسي متخصص في تصنيع بوردات محسن معامل القدرة وفق معايير دقيقة:

و معامل القدرة 

هو مصطلح يطلق على النسبة بين “القدرة الفعلية“ “actual” power ( وتسمى أيضا القدرة الفاعلة active power) المستخدمة فى الدائرة معبرا عنها بوحدت الواط W أو بالوحدات الأكثر شيوعا وهى الكيلو واط (kW): وبين القدرة المسحوبة من المنبع وتسمى القدرة “الظاهرية“ “apparent” معبرا عنها بوحدات الفولت أمبير أو بالوحدات الأكثر شيوعا وهى الكيلو فولت أمبير (kVA).

 جميع المصانع الحديثة تستخدم  محسنات معامل القدرة .

وتوجد فئتين أساسيتين من أحمال شبكات التيار المتردد AC وهما :

1- الاحمال الأومية (المقاومة) Resistive Loads:

وهى الأجهزة التى تحتوى على مقاومة فقط مثل المصابيح والسخانات والأفران و..ألخ
والتيار المسحوب من المنبع يتحول مباشرة إلى حرارة أو إضاءة .

وحيث أن الجهد يفترض أنه ثابت فإن القدرة الفعلية (kW) المستخدمة تساوى القدرة الظاهرية(kVA) المسحوبة من الخط .

فى هذه الحالة يكون معامل القدرة يساوى الوحدة أو 1 .

فى هذه الدوائر المكونة من مقاومات خالصة يحدث جهد القمة للشكل الموجى الجيبى لكل من التيار والجهد فى نفس اللحظة ويقال انهم متطابقان فى الوجه أو فى الطور أو “in phase” .

2- الأحمال الحثية Inductive Loads

جميع المحركات والمحولات تعتمد على المغناطيسية كأساس لعملها. المغناطيسية هي قوة وبالمعنى المادي لا تستهلك .

في محركات التيار المتردد والمحولات القوى المغناطيسية مطلوبة فقط فى شكل دورى متغير ، وبالتالي لا يمكن استخدام المغناطيس الدائم ويتم إنتاج المغناطيسية اللازمة بوسائل كهربائية.
والتيار الكهربائي اللازم لهذا الغرض لا يستفاد منه بالكامل .

بعد أن ينتج القوة المغناطيسية ، يعود التيار مرة أخرى إلى محطة توليد القدرة الكهربائية .وهذا التيار يسمى التيار “الغير فعال ” reactive current وعلى النقيض من التيار “الفعال” active currentوالذي ينفذ العمل و يستفاد منه بالكامل في القيام بذلك.على الرغم من عدم الاستفادة من التيار الغير فعال فهو يفرض عبئا على نظام توزيع الطاقة الكهربائية مما دفع بشركات الإمداد بالطاقة بفرض قيود ووضع تعريفة خاصة لمثل تلك الأحمال.
أى أن التيار المسحوب (المستمد) من المنبع يتكون من نوعين منفصلين من التيارات ” التيار المنتج للقدرة ” و ” تيار التمغنط “.
لذا فإن التيار المار في دائرة التيار المتردد (ما لم يصحح) أكبر عموما مما هو ضروري لتوفير الطاقة المستهلكة .

ماذا تعني Cosɸ؟:

تمر القدرة الغير فاعلة والقدرة الفاعلة خلال المحرك أو المحول.
المجموع الاتجاهى للقدرتين ينتح القدرة الظاهرية .النسبة بين القدرة الفاعلة والقدرة الظاهرية يرمز له بالاصطلاح cosɸ ( أو معامل القدرة PF ) ويشير إلى الجزء من الطاقة الظاهرية المسحوبة الذى يستفاد منه فعليا بالمحرك .

كما هو موضح بالشكل فإن القدرة الظاهرية أكبر من القدرة الفاعلة وبالتالي فإن معامل القدرة هو قيمة أقل من الوحدة .

مساوئ معامل القدرة المنخفض :

1- زيادة التكلفة حيث يتم سحب تيار أكبر من المفروض وهذه التكاليف تتناسب مع القدرة الظاهرية kVA .

2- تتسبب فى زيادة التحميل على المولدات والمحولات وخطوط التوزيع ما يؤدى إلى الزيادة فى هبوط الجهد وفى القدرة المفقودة وفى النهاية تكون المحصلة خسائر وعدم كفاءة واستهلاك للمعدات الكهربائية .

3- يقلل من القدرة على التعامل مع الحمل فى النظام الكهربائي.

لقد غيرت أغلب شركات توريد الكهرباء إلى أنظمة الطلب (المحاسبة) وفق الكيلو فولت أمبيرkVA بدلا من نظام المحاسبة وفق الكيلووات kW . ويتم الآن محاسبة ومعاقبة المستهلكون على عدم كفاءة الأنظمة وفقا للقدرة الظاهرية المستخدمة .كما يتم معاقبة المستهلكين على الأنظمة ذات معامل القدرة المنخفض عن قيمة محددة .

تحسين معامل القدرة : Improving Power Factor

المكثف هو الجهاز الأكثر عمليا واقتصاديا لتحسين معامل القدرة .وكما ذكر سابقا ، جميع الأحمال الحثية تنتج طاقة قدرة حثية غير فاعلة (متخلفة بزاوية طور 90 درجة).

المكثفات من ناحية أخرى تنتج قدرة سعوية غير فاعلة والتى هى عكس القدرة الحثية الغير فاعلة تماما .في هذه الحالة تحدث قيمة الذروة (القمة) للتيار قبل حدوث قيمة الذروة أى تسبق leading بزاوية 90 درجة.

بالاختيار الدقيق لسعة المكثف المطلوب فمن الممكن أن نلغى(نزيل) تماما القدرة الغير فاعلة الحثية عند وضعهما في الدائرة معا.

فى الشكل السابق :

Cosϕ1 تناظر kVA قبل إضافة جهاز تحيسن معامل القدرة للشبكة .
Cosϕ2 تناظر kVA بعد إضافة جهاز تحيسن معامل القدرة للشبكة .

لمنع التدفق المستمر للقدرة الغير فاعلة ذهابا وإيابا بين الحمل ومحطة القدرة يتم توصيل مكثف على التوازى مع الحمل حيث يكون تأثيره كجهاز تخزين للتيار الغير فعال .
فى هذه الحالة فإن التيار الغير فعال المغذى من محطة القدرة والمستخدم فى انتاج القوة المغناطيسية عند توصيل الحمل لا يعود إلى محطة القدرة ولكن بدلا من ذلك يتدفق إلى المكثف وببساطة يتداول بين المكثف والحمل .وبالتالي ترتاح خطوط التوزيع من محطة توليد الكهرباء من التيار الغير فاعل .ولذلك يمكن أن تستخدم المكثفات لتقليل kVA وتكاليف الكهرباء .

تحسين معامل القدرة يؤدى إلى :

1- خفض استهلاك وتكلفة الكيلو فولت أمبير .
2- تحيسن كفاءة محطات توليد الكهرباء .
3- يمكن أضافة أحمال جديدة للنظام .
4- تقليل التحميل الزائد على الكابلات وأجهزة التوصيل switchgear و…إلخ .
5- تحسين عزم بدء المحركات .
6- تقليل الوقود المطلوب لتوليد القدرة نتيجة لتخفيض المفقودات losses .

تصحيح معامل القدرة باستخدام المكثفات :

يوجد طريقتين لتحسين معامل القدرة باستخدام المكثفات هي :

أ- التعويض (التحسين) لكل حمل على حدة أو لمجموعة أحمال (مكثفات ثابتة أو إستاتيكية) static capacitors.

ب- التعويض (التحسين) المركزى (بنوك أو مجموعات المكثفات الأوتوماتيكية )
automatic capacitor banks .

تحسين (تصحيح) معامل القدرة لكل حمل (محرك)على حدة :

يتم الحصول على التصحيح الأكثر فعالية من خلال ربط المكثفات الفردية مباشرة إلى أطراف كل محرك (حمل) على حدة .يمكن التحكم في المحرك والمكثف برطها باجهزة التوصيل switchgear للمحرك .وينبغي أن تكون قيمة معدلات ratingالمكثف متوائمة بقدر الإمكان بحيث يمكن تصحيح معامل القدرة للمصنع بأكمله إلى القيمة المثلى ، بصرف النظر عن عدد المحركات العاملة .

ويمكن تحديد قيم معدلات المكثف المطلوب من الجدول التالى مع الأخد فى الاعتبار قدرة المحرك وسرعته .الجدول يعتبر دليل guide فقط ولا يضمن عامل القدرة الصحيح.

الطريقة الصحيحة لتحديد أقصى معدل للمكثف باستخدام الصيغة التالية :

حيث :

Io = تيار التمغنط للمحرك motor magnetizing current

و Qc = قدرة المكثف بوحدات VAr .

إذا لم يكن تيار التمغنط معروف يمكن استخدام 95 ٪ من تيار المحرك فى حالة عدم وجود حمل بوصفها القيمة التقريبية .وينبغي الحرص على ألا تتجاوز القيمة المحسوبة لتجنب خطورة حدوث زيادة فى الجهود over-voltages واحتمال حدوث إثارة ذاتية النفس self excitation للمحركات عند فصلها .

التعويض الزائد يمكن أن يسبب ارتفاع جهود التغذية والذي يمكن أن يسبب إنهيار عزل المحرك وحدوث ومضة كهربائية (شرارة) عند أطراف المحرك .لكى تكون فى أمان استخدم الأحجام القياسية للمكثف كما هو مبين أدناه. ولهذا السبب فإن التصحيح لكل محرك على حدة لا ينصح به للمحركات التى تعكس حركتها بسرعة مثل الأوناش (الروافع ) .

التعويض المركزى (التصحيح الأوتوماتيكى لمعامل القدرة)
Automatic Power Factor Correction

في المنشآت الصناعية الكبيرة حيث يستخدم العديد من المحركات أو عندما يكون السبب الرئيسي لمعامل القدرة هو الحصول على فواتير كهرباء مخفضة عندئذ فإن التعويض المركزى هو الأكثر عمليا واقتصاديا من التعويض لكل محرك على حده.

في هذه الحالة ، يتم تثبيت بنوك banks (مجموعات) كبيرة أو رفوفracks من المكثفات في لوحات التوزيع الرئيسية للمصنع وتقسم إلى مراحل steps والتي توصل وتفصل أتوماتيكيا وفقا للمتطلبات المحددة للتحميل عن طريق نظام تحكم آلى مما يؤدى إلى تحسين معامل القدرة الكلى للشبكة .

يستفاد (يستخدم) من الجداول لحساب متطلبات حجم المكثف بوحدات kVAr لتصحيح معامل القدرة.يجب معرفة المعلومات التالية مسبقا.

أ‌- معامل القدرة المتوسط للمصنع average.

ب‌- أقصى حمل تشغيل maximum running load للمصنع بالكيلو وات KW .
لتجنب المقاومات الحديدية والارتفاع الخطير فى الجهد يجب ألا يتجاوز kVAr الإجمالي المطلوب 65% من kVA الخاص بمحول التغذية .عمليا وللأمان التام هذه القيمة تكون تقريبا 50% .

عامة يتكون نظام تسحيح معامل القدرة الأوتوماتيكى من :
أ‌- قاطع رئيسى load-break isolator (أو قاطع دائرةcircuit breaker)

ب‌- ريلاى أتوماتيكى للتحكم فى القيم الغير فاعلة .

ت‌- حوامل ودعامات لمكثفات معامل القدرة مزودة بمصهرات (فيوزات) مناسبة .

ث‌- كونتاكتورات (ملامسات) بمعدلات مناسبة لتوصيل وفصل المكثفات .

الريلاى الأوتوماتيكى للتحكم فى القيم الغير فاعلة يتابع ويرصد الشبكة ككل ويقوم بتوصيل وفصل بنوك (مجموعات) المكثفات المطلوبة في فترات محددة مسبقا للتعويض وفق متطلبات التحميل.
ونظرا لأن مكونات تحول المكثفات تتعرض لإجهادات عالية مما يؤكد أنه لا بد من اختيار الحجم والمعدل الصحيح لكل المكونات المستخدمة في النظام.

حساب متطلبات (احتياجات) المكثفات :
Calculating Capacitor Requirements

من الضروري أن يتم اختيار الأحجام الصحيحة للمكثفات عند حساب متطلبات المكثفات.
في حالة التعويض المركزى من المستحسن أن تكون المرحلة الأولى للمكثفات مساوية لنصف المراحل التالية للسماح بتصحيح النظام ككل على نحو سلس smooth وخطى linear .

الجدول التالى “جدول معامل ضرب الكيلووات ” Kilowatt Multipliers يساعد في حساب قيم المكثفات في التطبيقات المحددة .

المعلومات المطلوب معرفتها مسبقا هى ما يلى :
1- معامل القدرة قبل وضع المكثفات ( العامود الأيسر ) .
2- معامل القدرة المطلوب (الصف العلوى الأفقى ) .
3- الاستهلاك الكلى بالكيلووات .

ويمكن حساب الحجم الصحيح للمكثف بضرب العامل الناتج عن تقاطع الصف الأفقى مع العامود الرأسى بالجدول فى قيمة الكيلووات .

مثال :
نفرض مصنع حمله الكلى 666 kVA بمعامل قدرة cosɸ حوالى 0.75 متأخر(متخلف) lagging .

الخطوات :

1- حول حمل المصنع إلى الكيلووات

(kVA x PF = kW)

 666 kVA x 0.75 Pf = 500 kW (القدرة المفيدة )

2- لتصحيح حمل قيمته 500KW بمعامل قدرة 0.75 PF إلى معامل قدرة 0.98 PF تتيع القيمة 0.75 (الموجودة بالعامود الرأسى الأيسر) أفقيا حتى القيمة الواقعة تحت القيمة 0.98 (بالصف العلوى الأفقى) للحصول على معامل الضرب , قيمة المعامل هى 0.68 .

3- المكثف المطلوب للتصحيح من 0.75 إلى 0.98 هو :

500 kW x 0.68 = 340 kVAr

التوفير الناتج :

500 kW * 0.75 PF = 666 Kva

 500 kW * 0.98 Pf = 510 Kva

التخفيض (التوفير) 156 Kva أى تقليل التحميل على محول التغذية بما قيمته 23.4% .

منقول:

للمزيد:http://www.qariya.com/vb/showthread.php?t=74539